含间隙振动系统的周期运动和分岔

研究了一类多自由度含间隙振动系统的动态响应,根据碰撞条件和由碰撞规律所确定的衔接条件求得系统的对称型周期碰撞运动及相关Poincare映射,讨论了该映射不动点的稳定性与局部分岔。用一个2自由度含间隙振动系统阐述了方法的有效性,分析了对称型周期碰撞运动稳定性、分岔、擦边奇异性和混沌形成过程。通过数值仿真研究了铁道车辆轮对的横向周期碰撞振动,分析了轮对对称型周期碰撞运动的叉式分岔和擦边映射奇异性。     

多自由度内共振系统的非线性动力学行为分析

为了深入研究多自由度内共振系统的非线性动力学行为,通过对切削过程中切削力变化状况的分析,建立了包含工件-刀架子系统的多自由度非线性系统的切削颤振模型以及系统的振动方程.基于Poincare映射和分岔理论,得到了系统随进给速度变化时的全局分岔图以及系统在速度变化过程中的运动状态和系统振幅的变化情况.MATLAB软件在1:2内共振时的数值仿真结果表明:在1:2内共振时,工件子系统运动状态主要为准周期运动和混沌运动,而刀具子系统运动状态主要为准周期运动.通过切削颤振的分析结果可知,当系统发生1:2内共振时,工件-刀具子系统除了产生自激振动外,还出现了比较复杂的单自由度自激振动系统中没有出现的多环运动和混沌运动,表明多自由度或弹性体系统会出现单自由度预测和解释不了的现象.     

一类单边刚性碰撞系统的分岔与混沌控制

研究了一类单自由度刚性碰撞系统的分岔和混沌运动。建立系统周期运动的Poincaré映射,通过数值仿真揭示了系统通过倍化分岔通向混沌的道路和系统的周期运动、混沌运动。最后运用外加恒定载荷控制方法对系统的混沌运动进行了有效的控制,使系统达到不同的周期轨道。     

三质块冲击振动系统的周期运动稳定性与参数匹配

通过非线性振动理论定性分析和数值仿真方法对一类三质块冲击振动系统的动力学响应进行了研究。通过对参数的合理匹配证实了系统单周期运动的存在性和稳定性,并对不同参数下系统的周期运动和分岔特性进行了分析。结合Poincaré映射方法分析了该系统单周期运动的转迁规律以及通向混沌运动的途径,仿真结果表明:单周期运动随激振频率的递增发生了Hopf分岔,转迁为概周期运动。     

塑性冲击振动系统的非光滑分岔

考虑塑性碰撞工况下的单自由度冲击振动系统,推导了擦边分岔和余维一滑动分岔的条件。结合二维参数和单参数分岔分析,研究了单冲击周期运动的分岔特征,揭示了冲击振动系统的穿越滑动分岔、切换滑动分岔和余维二滑动分岔等非光滑分岔以及擦边分岔和混沌激变等不连续分岔行为。非黏滞型周期运动与黏滞型周期运动经穿越滑动分岔相互转迁。在二维参数平面的低频小间隙区域,(1,1,1)周期运动与(1,2,1)周期运动交替出现。两类周期运动的临界线为切换滑动分岔线。混沌边界激变导致混沌吸引子及其吸引域突然消失。     

三自由度含间隙塑性碰撞振动系统的分岔与混沌

研究了一类三自由度含间隙双边塑性碰撞振动的模型的分岔和混沌运动。建立其Poincaré映射,通过数值仿真和解析解结合的方法揭示了系统通过倍化分岔、Hopf分岔和概周期通向混沌的道路,分析了系统在分岔点附近的复杂的动力学行为。     

一类三自由度碰撞振动系统的分岔与混沌演化

利用解析法对建立的三自由度碰撞振动系统进行求解,通过分析系统周期运动的边界条件,推导出系统周期运动的解析解;再利用受扰运动的边界条件推导出了系统的Poincaré映射,并通过编程进行数值仿真,分析了系统发生分岔与混沌的非线性行为。     

含双侧约束碰撞振动系统的OGY混沌控制

以单自由度含双侧约束碰撞振动系统为研究对象,数值仿真了系统1-1-1周期运动经周期倍化分岔和Grazing分岔向混沌转迁的路径;给出了OGY控制方法的原理和步骤。利用混沌运动对参数微小扰动的敏感性和混沌轨道的遍历性质,选择嵌入混沌吸引子中的一个不稳定不动点作为控制目标,当系统状态访问目标不动点的微小邻域时,给系统参数施加微小扰动,把混沌控制到期望的目标轨道。仿真结果表明,在极短的时间内系统的混沌得到了抑制。     

含间隙弹性约束系统的Hopf分岔与混沌研究

用变步长四阶Runge Kutta法 ,通过对一类单自由度含间隙弹性约束系统的数值积分 ,研究了系统周期运动的Hopf分岔及其通向混沌的拟周期道路。选择碰撞界面作为Poincar啨截面 ,通过数值计算 ,首次证明在单自由度系统中也存在Hopf分岔。对分段线性系统分岔与混沌行为的研究 ,为工业生产中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供了理论依据。     

塑性碰撞机械振动系统的周期运动和分岔

应用映射的分岔理论研究塑性碰撞机械振动系统特有的两类周期碰撞运动的存在性、分岔和碰撞映射的奇异性,分析两类周期碰撞运动的规律和转迁过程。塑性碰撞振动系统的Poincaré映射具有分段不连续特性和擦边奇异性。塑性碰撞振动系统的部件在碰撞后呈现“粘贴”或“非粘贴”运动,导致该类系统的Poincaré映射具有分段不连续性;碰撞部件的擦边接触导致系统的Poincaré映射具有擦边奇异性。塑性碰撞振动系统Poincaré映射的分段不连续特性和擦边奇异性导致该类系统的周期碰撞运动发生非常规分岔。描述分段不连续性和擦边接触奇异性对系统周期运动和全局分岔的影响,分析塑性碰撞振动系统混沌运动的形成与退出过程。     

螺栓的冲击载荷分析

预紧螺栓所受拉力可根据力平衡和螺拴与被联接零件间的变形协调条件确定，其大小变化量为外加载荷变化量的几分之一。但当外加载荷是通过几个联接处有较大间隙的零件传递至螺栓时，这种分析方法就不再适用。由于间隙的存在，零件间的运动速度不协凋，间隙消除时必然产生冲击，使螺栓承受冲击载荷。准确计算冲击载荷的大小对于螺栓的使用安全具有重要意义。某离合器式螺旋压力机的预紧联接螺栓，承受着螺杆和滑块重量、平衡回程缸下推力以及滑块回程制动期间较强的冲击力。文中通过分析制动期间螺旋副的冲击过程，建立螺栓变形的数学模型，导出冲击载荷解析式，提出降低冲击载荷的措施，为离合器式螺旋压力机回程制动机构的设计提供重要的参考，同时也为承受大惯性负载的螺旋机构的受力分析提供参考。     

冲击机械系统的波动力学研究

从冲击机械的共性出发，应用波动力学。建立了一般冲击机械系统的动力学模型，给出了组成冲击机械力学模型的三个力学部件的定义。应用特征线方法，提出了一般冲击机械的波动力学数值计算方法，给出了一液压凿岩机械的数值模拟结果。     

TRANSLATION-INVARIANT BASED ADAPTIVE THRESHOLD DENOISING FOR IMPACT SIGNAL

A translation-invariant based adaptive threshold denoising method for mechanical impact signal is proposed. Compared with traditional wavelet denoising methods, it suppresses pseudo-Gibbs phenomena in the neighborhood of signal discontinuities. To remedy the drawbacks of conventional threshold functions, a new improved threshold function is introduced. It possesses more advantages than others. Moreover, based on utilizing characteristics of signal, a adaptive threshold selection procedure for impact signal is proposed. It is data-driven and level-dependent, therefore, it is more rational than other threshold estimation methods. The proposed method is compared to alternative existing methods, and its superiority is revealed by simulation and real data examples.     

汽车与高速公路护栏碰撞的计算机仿真

汽车与高速公路护栏的碰撞是极其复杂的事件,涉及到人、车和路(护栏)三个方面的因素。对影响汽车—高速公路护栏碰撞事故的有关要素进行分析,在此基础上采用计算机仿真的方法建立了汽车—护栏、乘员—车厢的碰撞模型,对汽车和高速公路护栏的碰撞进行全面的分析。研究不同参数对人体的损伤影响,根据研究结果进一步提出护栏设计和改进的方法,从而降低事故对人体的损伤程度。     

冲击力作用下人体动态响应变化

为探讨人体在不同冲击力作用下的动态响应过程及可能造成的损伤,开展了人体在冲击力作用下仿真模型的研究。在冲击塔上进行了5人15次的真人冲击试验,获得人体在冲击力作用下的头部和胸部输出响应变化值。在自编写的人体力学参数数据库中获得相应的人体力学参数,基于ADAMS／Lifemod软件建立相应的人体动力学仿真模型。所建立的模型与真实的试验结果具有较好的一致性,说明所建立的人体在冲击力作用下的仿真模型能用于冲击力作用下人体安全性的评估。     

微加速度计在冲击载荷作用下的失效分析

抗冲击性是加速度计的一个主要性能指标,跌落实验则是一种测试结构冲击作用的有效方式,本文利用跌落实验种折叠梁式微加速度计在冲击载荷作用下的失效模式进行了研究。实验发现在微加速度计中主要存在两种主要的失效模式,即微梁结构的整体破坏和微结构在横向之间的粘附。应用拟静态和能量方法给出微结构在中冲击载荷下的响应。     

柔性机器人系统碰撞动力学建模

讨论柔性机器人与其工作环境发生碰撞时的动力学建模问题。以空间链式柔性机器人为研究系统,该机器人由n杆n铰构成,柔性杆的变形用假设模态法表示。引入冲量势,运用拉格朗日方程推导出柔性机器人系统受外冲击的广义冲量－动量方程。结合碰撞恢复系数方程,进一步推导出两个柔性机器人系统发生碰撞的动力学方程。该方程中碰撞冲量和广义速度增量是解耦的,且适合于计算机程式求解。求解方程能得到因碰撞而产生的系统广义速度突变量和在碰撞点处的碰撞冲量。给出柔性机器人与其工作环境发生碰撞的算例,验证了所提出方法的有效性。     

弹体撞击角度对TC4薄板抗半球形弹冲击性能影响

为研究TC4钛合金薄板在弹体以不同角度撞击下的抗冲击性能,利用轻气炮系统进行半球形弹高速正撞击TC4钛合金薄板的试验研究,得到了 TC4钛合金的损伤模式和弹道极限速度.基于试验工况,利用Abaqus仿真软件进行仿真模型和材料参数的有效性验证,并进一步分析弹体撞击角度对TC4钛合金抗冲击性能的影响.研究结果表明:TC4钛...     

冲击活塞的动态反演设计与试验研究

基于冲击活塞的撞击力学模型,应用波动力学和特征线理论,提出了由给定的应力波计算冲击活塞形状的动态反演设计方法。试验结果表明冲击活塞反演设计法是有效的。此外,从方法论角度,就反演设计的应用前景和有待解决的问题进行了探讨。     

履带式移动机器人车体跌落碰撞仿真分析

移动机器人本体与地面冲击碰撞过程属于高度非线性结构问题,数值仿真与模拟试验技术为其求解提供了有效的解决方法。文中应用非线性有限元分析法对小型履带式移动机器人机动平台的跌落碰撞过程进行仿真计算。采用ProE软件建立机器人平台机架的三维实体模型,从中获得零件准确的质量、质心位置和惯性矩等计算参数。两侧塑料履带轮和橡胶履带简化成四个超弹性橡胶轮,地面被简化为一刚体材料,地面与平台机体接触刚度川橡胶轮弹性等效代替,忽略箱体上轴孔,对箱体中的零件质量采用等效质量方法分摊到简化的箱体上。利用ANSYS／LS-DYNA模块分析平台在不同高度、不同着地姿态下跌落碰撞过程,获得跌落碰撞过程中的应力、变形值,仿真结果清楚显示出平台本体内部应力、应变及变形随时间变化的详细分布情况。与试验法相比,有限元数值仿真法节省时间、降低费用、提高设计质量。对机器人本体设计、研究工作具有重要的参考意义。